烏東煤礦通風系統優化改造研究

蔣小龍

(國家能源投資集團神華新疆能源有限責任公司烏東煤礦，新疆 烏魯木齊 830000)

1 礦井概況

烏東煤礦井田位于準南煤田東南段，行政區劃屬烏魯木齊市米東區管轄，井田面積約19.94km2，井田內地質儲量12.8億t，設計可采儲量6.61億t，礦井設計生產能力為600萬t/a。

井田內南區主采B1-2、B3-6煤層，B1-2煤層平均厚度37.45m，B3-6煤層平均厚度48.87m，煤層傾角平均87°，屬近直立煤層。北區主采43#、45#煤層，43#煤層平均厚度23.39m，45#煤層平均厚度27.14m，煤層傾角平均為45°，屬急傾斜煤層。井田內煤層屬于急傾斜特厚煤層群，采用水平分段綜采放頂煤采煤方法，與國內同行業煤層開采條件相比有其獨特性。

礦井通風方式為中央并列式，北區主斜井、副斜井進風，南區副斜井進風，全礦井由北區回風立井回風。回風立井配備了2臺FBCDZ-8-No28/2×400型防爆對旋軸流通風機，1供1備，風量為4800～13200m3/min，計劃應進風量為5586.4m3/min，實際進風量為6012.05m3/min，實際排放風量為6187.36m3/min，負壓為1450Pa，等積孔為3.15m2，主要通風機運行頻率37Hz。該礦井簡化后的通風系統示意圖如圖1所示。

烏東煤礦南區通風系統存在的問題：（1）總回風立井和+500～+568m水平斜巷風速超過《煤礦安全規程》第101條規定；（2）礦井通風阻力大，進、回風通風線路長，拐點多，負壓高，總進風為6012.05m3/min，負壓達到1500Pa；（3）立回風井筒內未設置通達地面的第二安全出口；（4）礦井通風阻力中總進風巷道和總回風巷道阻力較大。

圖1 烏東煤礦通風系統示意圖

2 礦井通風系統改造原則與方案設計

2.1 改造原則

礦井通風系統優化改造的目的是保障礦井通風系統合理、穩定、抗災能力強，并滿足礦井生產能力的用風需求。礦井通風系統優化改造應根據礦井實際生產情況來進行，在擬定方案時應遵循以下原則：

（1）滿足礦井生產能力的用風要求。

（2）力求通風系統簡單、穩定可靠、可調性強：① 通風設施位置合理、調節可靠、數量適中；②通風網絡簡單可靠；③ 便于采區或工作面建立局部反風系統；④ 保證各用風地點的需風量。

（3）有利于防治煤炭自燃：① 便于采空區和工作面的調壓；② 控制采區通風系統阻力≤200Pa。

（4）通風系統經濟性好：① 合理應用現有井巷；② 保證礦井主要通風機經濟、可靠穩定運轉。

（5）符合煤炭行業的相關法律和規范。

2.2 改造方案設計

結合烏東礦井的實際情況，為消除通風系統存在的問題，設計了如下改造方案：

（1）南區地面（標高+800m）至井下+400m水平施工副立井作為進風井，安裝罐籠用于提人、提料。

（2）南區地面（標高+800m）至井下+400m水平施工立風井作為回風井，在井口安裝主通風機。

（3）全礦井采用分區式通風。為消除風網角聯的影響，新施工的副立井及立風井設計斷面38m2，遠大于北區的回風立井斷面。因此通風系統即使出現角聯失穩也可以通過各分區主扇工況點調節解決問題，使得礦井通風系統的穩定性始終處于可控的狀態。

改造后的礦井通風系統示意圖如圖2所示。

圖2 改造后的通風系統示意圖

3 現場實施與效果檢驗

3.1 改造方案現場實施

2015年底烏東煤礦根據設計方案啟動了通風系統的改造工程，主要時間節點如圖3所示。

圖3 烏東煤礦通風系統改造時間節點

3.2 效果檢驗

2017年6月底通風系統改造與調整全面完成后，對系統的主要參數進行了現場測定并與改造前的參數進行了對比分析，如表1所示。

通過表1可以發現，通風系統的改造實現了以下效果：

（1）風量可通過主要通風機變頻器調整，最高風量可達到11944.8m3/min（井筒斷面33.18m2，允許風速6m/s），主要通風機額定風量14280m3/min。

（2）通風等積孔達到6m2以上，實現了通風容易礦井。

（3）通風阻力大大降低，礦井總負壓降至800Pa以下。

（4）提高礦井總回風，綜采工作面風量通過調整可達到1000m3/min以上，掘進工作面能夠實現長距離掘進供風，風量可達到350m3/min以上，實現了大風量低負壓通風系統。

（5）礦井進風段、用風段、回風段的阻力占比趨于合理，用風段阻力占比升高，系統運行經濟性增強。

（6）副立井提升系統安裝完成后，南區井下通達地面的安全出口由1個變為2個，滿足了相關規定的要求，提高了礦井通風系統管理水平和礦井抗災能力。

3.3 風險評價與危險源辨識

系統改造完成后，依據烏東煤礦現場的情況制定了該礦井的通風系統風險評估及危險源辨識表用于系統的安全性評價自檢，如表2所示。

表1 烏東煤礦通風系統改造前后技術參數對比分析表

表2 烏東煤礦通風系統風險評估及危險源辨識表

4 結論

（1）圍繞通風系統改造前存在的總回風立井和+500～ +568m水平斜巷風速超限；礦井通風阻力大，進、回風通風線路長；立回風井筒內未設置通達地面的第二安全出口；總進風巷道和總回風巷道阻力較大等問題，研究提出在礦井南區新建副立井、立風井的設計方案并組織實施。

（2）改造方案施工完成后進行了通風系統調整，并對改造效果進行檢驗，解決了原來通風系統存在的問題，取得了良好的效果，為建立合理、穩定、可靠的通風系統奠定了基礎。